EUROSTARS-EUROSTARS

Eksisterende prosesshjelpemidler for mattrygghet, selv om de for det meste er effektive, kan fortsatt ikke forhindre mikrobiell overlevelse og sykdomsutbrudd. Dette medfører en enorm sosioøkonomisk belastning på grunn av sykelighet, dødelighet og tilbakekallinger av produkter. Videre ønsker matindustrien nye metoder for mattrygghet som kan redusere risiko for matbåren sykdom og tilbakekalling og som kan anvendes som prosesshjelpemiddel for produksjon av trygg mat. Prosjektet har tatt sikte på å sikre mattrygghet via bakteriofager ("fager") som er de naturlige biologiske bekjempelsesmidlene til bakterier. Fager smitter og replikerer i spesifikke bakterier, og dreper dem til slutt. Ved å velge fager som spesifikt retter seg mot patogener, men som er trygge for gunstige bakterier, kan målrettede produkter utvikles for å eliminere skadelige bakterier, og forhindre matbårne sykdommer. Målet i prosjektet har vært å utvikle en teknologiplattform for å produsere neste generasjons fagpreparater til bruk for produksjon av mikrobiologisk trygg mat. Dette inkluderer utvikling av nye fagpreparater med aktivitet mot Salmonella, E. coli og Listeria monocytogenes (Lm), demonstrere effekt av nye fagbaserte prototypeprodukter som hjelpemidler ved prosessering av matvarer og validering av effekten under industri- og matrelevante betingelser. Spesifikke fager rettet mot Salmonella, E. coli og Listeria monocytogens (Lm) har blitt isolert som mulige kandidater til utvikling av nye fagpreparater. Spesifisitet, opprettholdelse av biologisk aktivitet, lagringsstabilitet og antibakterielle effekter har blitt undersøkt. Utvikling og uttesting av ulike teknologier for tørking av bakteriofager for utvikling av tørkede bakteriofagpreparater har videre vært sentralt. Vi har i prosjektet sammenlignet forskjellige metoder for screening av effekt av bakteriofager mot matbårne patogener med spesielt fokus på bakteriofager med effekt mot Lm. Effekten av bakteriofagpreparater har videre blitt testet og validert i forsøk med mat under realistiske prosesserings-, behandlings- og lagringsbetingelser. Prosjektet har også avdekket Lm stammer som viser økt toleranse mot listeria-fager, men betydningen av dette må avklares i videre studier. Resultatene viste utfordringer ved å isolere nye bakteriofager med ønsket aktivitet, spesifisitet, robusthet og lagringsstabilitet under relevante betingelser. Dette gjelder spesielt bakteriofager mot E. coli og Salmonella. Teknologier som ivaretar høy grad av bakteriofagaktivitet etter tørking har også vært utfordrende å oppnå. Prosjektet har også vist at ulike forhold i maten påvirker drapseffekten av bakteriofagene på patogene i maten. Utvalgte fagpreparater har blitt testet i krydderblandinger/marinader og risikoprodukter (kylling, kaldrøkt laks). Fagene viste liten aktivitet i marinader med lav pH, og dette kan begrense bruken av fager i denne typer mat/ingredienser. Det ble utviklet et nytt prototype bakteriofagpreparat i tørket form med aktivitet mot Lm. Preparatet er lagringsstabilt i tørr form. Testing og validering ble gjennomført under forhold relevante for industriskala produksjon og behandling. Ulike blandinger av listeria-stammer ble benyttet til å kontaminere forskjellige typer røkelaks, inkludert kommersiell røkt laks, med varierende saltinnhold, salttyper og røykegrad. Røkelaksen ble deretter behandlet med fager alene og i kombinasjoner med utvalgte andre preparater og deretter vakuumpakket. Veksten av Lm ble kartlagt gjennom lagringsperioden. Valideringen viste at fagpreparatet har tilsvarende effekt som kommersielt fagpreparat og har robust effekt under relevante prosessbetingelser. Disse studiene ble gjennomført på Nofima, delvis ved bruk av patogen prosesshall.

Prosjektet har gitt prosjektdeltagerne verdifull, ny kompetanse og erfaring som grunnlag for utvikling av nye, bakteriofagbaserte preparater som kan bidra til økt mattrygghet ved anvendelse i mat. Prosjektet har fått erfaring med ulike strategier for å isolere bakteriofager med aktivitet mot viktige matbårne patogener. Teknologier for tørking av bakteriofag-preparater har blitt utviklet og evaluert. Effekt av ulike parametere i tørkeprosesser for å ivareta aktivitet og effekt av bakteriofager etter tørking og under videre lagring har blitt undersøkt. Metoder for å evaluere effekten av bakteriofager på mat har blitt utviklet. Evalueringer av effekter av bakteriofag-preparater på mat har blitt gjennomført. Dette har gitt kunskap om faktorer som påvirker effekten av bakteriofager på mat. Prosjektet har utviklet et tørket bakteriofagpreparat mot den største mikrobielle utfordringen for mange matprodusenter, bakterien Listeria monocytogenes. Prototype av preparatet har blitt evaluert på et risikoprodukt (kaldrøkt laks). Vi har testet produktet under varierende, men relevante fordhold i kaldrøkt laks. Dette har vist at utviklet fagpreparat er robust under varierende, men relevante forhold for bruk i denne type produkter. Vi har også vist at produktet kan kombineres med andre strategier for å optimalisere effekten mot Listeria monocytogenes i røkte lakseprodukter. Prosjektet har gitt en kompetanseplattform for utvikling av nye bakteriofagpreparater, kunnskap om begrensninger og muligheter som grunnlag for bruk av denne type preparater i mat og i næringen. Kompetansen som er utviklet gir et bidrag for å sikre økt kontroll med matbårne patogener i potensielle risikoprodukter og dermed et bidrag for å redusere konsekvensene av utrygg mat for aktører i matnæringen. Prosjektet gir grunnlag for å utvikle nye strategier og teknologier for et mer bærekraftig matsystem som kan bidra til tryggere mat, redusert matbåren sykdom, mindre matsvinn samt økt konkurransekraft for matnæringen.

The project goal is to establish a technology platform for development of next generation phages in enhanced formulations, to protect food against contamination with Listeria, Salmonella and STEC (Shiga toxin producing E.coli). Existing processing aids for food safety, while mostly effective, still cannot prevent antimicrobial resistance and disease outbreaks; imposing huge socio-economic burden due to morbidity, mortality, and product recalls. For example, Salmonella typhi infections that are not susceptible to ciprofloxacin increased from 22% (1999) to 74% (2017). One in three foodborne outbreaks in the EU (2018) were caused by Salmonella. Further, customers are seeking new interventions for food safety that qualify as clean-label technologies. We aim to ensure food safety via bacteriophages (“phages”); the natural biological control agents of bacteria. Phages infect and replicate inside specific bacteria, ultimately killing them. By selecting phages that specifically target pathogens, yet are safe for beneficial bacteria, targeted products can be developed to eliminate harmful bacteria, preventing foodborne illnesses. The main results of the project will be a completed technology platform for next generation phages in improved phage formulations, and demonstration of three prototype products as food processing aids. To achieves this, (i) project coordinator Micreos Food Safety (MFS) will select specific phages and set up the phage technology platform for next generation phage formulations. (ii) MFS and Zurich University of Applied Science (ZHAW) will cooperate to develop a formulation technology powdered prototype products, which will be validated for efficacy in an experimental setup by NOFIMA. (iii) Prototype phage formulations will be validated in an operational setting by MFS in two use cases (spice-blends/marinades and dry-salted cold-smoked salmon).